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ADSL 技术手册1999/3/11目 录1. 前言22. ADSL 系统概述33. ADSL 供给的功能和业务力量64. ADSL 系统组网与应用65. ADSL 的技术指标81. 前言全部接入网技术在应用方面各有所长，其中光纤环路是将来通信的进展方向，但是近期还没有力量实现。而人们不断增长的多媒体通信的需求又越来越迫切，目前只有针对不 同的用户先承受多种的接入网组合降临时满足其要求。从通信的速率、业务类型、通信质量 以及以后向光纤环路过渡笥来看，拨号接入、高速率数字用户线、窄带综合业务数字风、数字数据网和帧中继都无法很好地满足人们的需要，因而比较抱负的接入网方式只有非对称数字用户线和混合光纤同轴网。而混合光纤同轴由于现有网络不符合要求，对网络改造所需的 资金也太大，所以只有 ADSL 是目前进展接入网的首选，这一点也被世界各国的接入网建设实践所证明。ADSL 的全称是 Asymmetric DigitalSubscriber Line不对称数字用户传输线。它利用目前先进的数字编码和调制解调技术，使得在一对一般 双绞线上可传送高速数字信 号。最高低行速率可达8Mbps，最高上行速率可达1Mbps，传输距离最大可达45Km。实际应用传输距离视线路质量和传输码速而定。目前，通信信道的传输容量在多种业务的驱动下要求不断增长,特别是 Internet 业务的进展需求，传统的对称信道方式在计算机领域 Client/Server 构造中受到不对称业务的挑战。ADSL 概念的提出，一方面，在业务上支持不对称数据业务如Internet、VOD，另一方面， 提高一般 双绞线的利用率，承受FDM 和 DMT 技术相结合， 、数据业务可同时传送，互不干扰。是目前实现宽带和多业务“最终一公里”接入的重要设备。ADSL 在广东应用状况借鉴已有的建设宽带接入网的阅历，经过反复的论证和比较，广东省宽多媒体通信网所 选用的接入网也是以 ADSL 为主，并在网络建设伊始就向当时世界上比较知名的ADSL 接入供给厂商发出了ADSL 接入系统工程技术标准书以征求各厂家对本工程的接入方案。在综合比较各份应答书的技术方案和可行性之后，选出了ALCATEL 公司的 ADSL 1000、WESTELL 公司的 FLEXCAP 和 FLEX VISION、ARIEL 公司的 HORIZON1、PARADYNE公司的HOTWIRE 8600、NEC 公司的NEBAX 和西门子公司的XPRESSLINK 等 7 种 ADSL产品模拟广东的实际线路状况进展测试。目前在广州、深圳、东莞、佛山和海南等地已经正式向社会供给宽带ADSL 接入效劳，并收到了良好的社会效益。2. ADSL 系统概述系统构成主要包括局端 ATUC 和远端 ATUR 设备， ATUR 即用户端设备 . ATUC 和 ATUR 模块均包含MODEM 模块和SPITTER 无源分别器两大局部。无源分别器完成 3.4KHz 的低通虑波器的功能。ADSL 系统构成ADSL 产品使用 FDM 复用上、下行信道，并把它们从POTS 和 ISDN 信道分别出来。在传输对称速率的 ADSL 换代产品中，可以使用回波抵消技术。假设使用简洁的 POTS 分别器，最低数据信道与POTS 信道必需保持适当的间隔，图则表示了一般的信道安排状况。POTS上行ISDN下行480300700100010000 KHz为充分利用频谱，ADSL 一般承受DMT 调制技术。DMT 将 1MHZ 的频谱划分为 256 个带宽为 4.3125kHz 的子信道，按实际测得的信道质量来确定每个信道的承载比特数，以避开那些噪声太大或损耗太大的子信道从而实现牢靠的通信。ADSL 在点一点之间工作时，不需要媒体接入掌握，所以每个用户都可工作在、连续全速的环境下。ADSL 速率完全取决于线路的距离，线路越长，速率越低，可能低于1.5Mbit/s，但一般平均速率可达 6 Mbit/s。离散多音频(DMT)技术早在 1957 作为微波传输方案提出，美国MIT 在 1964 年的理论争论证明多载频技术能优化传输性能。但在当时及以后相当长的一段时期内无法实现。直 到最近低本钱、高性能的数字信号处理器(DSP)和 VLSI 技术成熟后，DMT 技术才得以商用。DMT 是将可用带宽化为 256 个小的子信道，依据子信道发送数据的力量将输入数据安排给各个子信道。将不能发送数据的子信道关闭。工作信道则受到调制，以便依据信道特征对每个信道载送 1 比特到 15 比特的信号。使用 DSP 是在必要的时候动态调整信道参数，以便将误码和噪声减至最小，以此提高系统传输容量。如以下图所示：总共256信道00.1MHZ4kHz1.1MHZ图 1DMT 原理DMT 是将整个可用带宽加以净化，并依据各子信道的瞬时衰减特性、群时延特性和噪声特性，进展动态数据安排。DMT 的这种带宽优化对电信公司的铜线环路设备特别有价值。与无线频谱的固定带宽安排不同，铜线对双绞线的带宽变化很大，最差的环路带宽小于500KHZ，而现在的载波业务区的环路带宽则在 1MHZ 以上。DMT 动态安排数据的技术使可用频带的平均传信率，即每赫带宽的比特率大大提高。承受DMT ADSL 技术，可利用现成的铜线 用户接入网，提前向用户供给肯定的宽带业务。1、局端传输单元ATUCATUC 作为局端传输单元完成局端ADSL 数据发关和接帐，ATUC 一般都做成插卡的形式放置在接入点设备中，并且其集成度也越来越大，目前阿尔卡特和 PARADYNE 公司的产品已可到达每块卡上有 4 个 ATUC。2、远端传输单元ATURATUR 位于用户端，完成用户端ADSL 数据的发送和接收。在实际的设备中，ATUR 一般呈外置调制解调器方式，通过相应的接口T 和用户端设备连接。3、接入节点设备ANAN 位于局端，在实际系统中，AN 一般是具有多个插槽的机箱，可以插入多个ATU C 卡以及网络治理卡和光插接口卡等其它关心功能模块，以构成具有完整功能的 ADSL 局端接入设备。4、话音分别器PSPS 在局端和用户端需各有一个，它实际上只是一个低通滤波器，将话音信号和数据信号进展分别。话音业务不经过 ADSL 设备。当 ADSL 设备消灭故障时，只影响数据业务， 而不会影响原有的话音业务。5、前端安排网络PDNPDN 是连接 ATUR 和用户端完成终端适配功能的效劳模块的网络。它可以是点对点或是点对多点的，可以是无源的，也可以是有源的。6、PDN 和用户终端间的T 接口T 接口主要有两种形式：10BASET 和 ATM25 卡。10BASET 接口格外适合于利用ADSL 系统接入INTERNET 的用户，而ATM25 卡则将 ATM 业务直接引入桌面个人计算机，可支持虚拟局域网业务。7、ATUR 和PDN 间的接口TSMTSM 是ATUR 和PDN 间的接口，PDN 是点到点无源配线的时候，它就等同于 PDN和用户终端间的接口T。一个ATUR 上面可以同时有多种TSM 接口，例如可同时有一个 T1/E1 的连接和一个以太网口连接。8、ATUC 和AN 之间接口 VAVA 是规律接口，包括 STM 接口和 ATM 接口。当交换口和 ATUC 间是点对点的连接， 没有集成和复用的时候，则 VA 和下面争论的VC 是等同的。9、骨干网和AN 间的接口VCVC 接口可以有多个物理连接，它的接口形式主要有以下三种：STM1/OC3、ATM25 和 10BASET。其首选应为 STM1/OC3，在 AN 中供给 ATUC 到 ATM 交换机的多路复用设备和光纤接口，通过光纤直接和ATM 交换机相连，其安装维护都较为简便。阿尔卡特和 WESTELL 公司的产品是承受这种接口；如用其它两种接口形式，则要将单个或多个的ATUC 共享一个 ATM 交换机上的ATM25 接口或是 ATM 边缘设备的 10BASET 接口，消耗众多的ATM25 或 10BASET 接口。POTSPSTNONU或RSM分别器分别器ISPIP SWATU-CATU-RISP 效劳器100MEthernetIEEE802.1DEthernet 10M3. ADSL 供给的功能和业务力量中兴 ADSL 用于企业和住宅用户的高速数据接入，供给现有 线的“最终一公里” 宽带数据接入，是小型办公室，家庭办公，电信VOD 和高速 Internet 接入的抱负产品。具有如下功能：² 敏捷性：可适应不断转变的环境，从试点到大量使用，从窄带到宽带接入，操作者可启用一种效劳，也可转变到另一种效劳，无需重安装系统；² 用户可使用当今的IP 效劳(例如高速以太网接入)，然后转移至 ATM 或宽带效劳(或相反地)；² 用户可通过ADSL 接收效劳，以后转到VDSL；² 用户可用以太网接口(PC 上的 100BT NIC)，日后转用 ATM 接口；² 用户可转变他们带宽的需求，承受多种使用方案；业务接口供给：l 供给ADSL 上 IPOverEthernet 和ADSL 上 IP Over ATM。l 供给无源POTS 安排器用于无连续的 效劳。l 自适应不对称数字用户环 MODEM，下行速率从 32kbps 到 8.192Mbps，上行速率从128kbps 到 768kbps。在一对双绞线上传输距离可达18kft.(5.5km)。l 用户 MODEM 配置 10Base-T 以太网接口。l 通过高速集中接口，100Mbps 高速以太网或STM1/OC-3C 155Mbps ATM，把端局连接到宽带骨干网上。l 供给 SNMP 网管。4. ADSL 系统组网与应用ADSL 系统组网应用一般分为两期：基于 IP 的 SKIP 组网形式的 ADSL 系统，局端和用户端均供给 Ethernet 接口，在局端供给 100M 接口，在用户端可承受10M 接口。系统供给基于Packet (HDLC)的传输模式。以太网接口的物理层和媒质接入掌握子层MAC应当符合 IEEE 802.3 标准。第一期，SKIP 网络构造中如图 1 所示，每个市话局都配有 INTERNET 路由器和以太网交换器或类似的基于数据包的集中器，交换器将线集中后接入路由器端口。依据一般的统计规律， 可以假定任何时间有不多于 10的用户要求同时接入共用线路，那么路由器到INTERNET 的单个通道1.544Mbit/s至多可以连接 50 个用户，即一个DS1 信道可以同进支持 5 个用户以一样速率接入。同样，一个数字根本信道DS345Mbit/s最多可以支持 1500 个用户， 这是任何一个市话局中可能的最大用户数。因此早期的近一条DS3 支持 750 个用户，一条OC3155.520mBit/s 速率光纤载波线路支持 2023 个用户的设计标准来看，明显过于保守。值得留意的是，信号并不需要通过每个电信交换设备，系统也仅利用已有的 TCP/IP 协议栈， 而不需要其他的信令连接协议。SKIP 网络的优点是可以利用现有的设备，在较短的时间内完成配置， 几个月内完成测试。ADSLADSLADSLPCADSLADSL办公楼N×E1路由器以太网交换器以太网图1 SKIP网络构造其次期， 基于ATM 的AIM 组网形式的ADSL 系统，此系统供给ATM 接口的形式： 在局端供给STM1 的ATM信元接口，各ADSL 子系统通过UTOPIA LEVEL2 复用标准，复接到一个 155 的端口上。在用户端供给 ATMF25.6、高速Ethernet、USB 等多种接口。供给基于ATM 的宽带接入系统。在AIMATM Internet Model 构造中如图 2 所示，ATM 交换器放置在LATALocal Access and Transport Area或相像拓扑构造中，并能过 DS1，OC3 传输线与终端局节点连接起来。每个接入节点将各路 ADSL 线集中后接入一条传输线。AIM 网络的优点是，它是走向全效劳网络的第一步，并且能简洁地升级以支持音频业务。AIM 下行数字信道也能在较短时间内完成配置。E1,E3ATM接入集中器ADSLADSL或OC3端局PC办公楼ADSL交换局ADSLADSLPC办公楼ATM传输选择ATM远程接入节点ATM大型分组模式大型分组模式图2 ATM网络构造ADSL 可用于公司高速专线的接入，交通道路的监控，超市、公司、银行的实时监控系统之中，向用户供给高速的数据接入通道，真正解决目前接入网进展的“瓶颈”限制。5. ADSL 的技术指标硬件接口标准l 用户端ATUR 供给 10Base-T RJ45 接口，局端ATUC 供给 100Base-T RJ45 接口l POTS 接口RJ11l ADSL 传输电缆接口RJ45l 操作维护接口RS232C工作环境要求：l 温度： 0°C 50°Cl 相对湿度： 1085l 幅射：FCC Part15, Class A网络接口标准1. IEEE802.1d 透亮 MAC 层网桥接口2. 网络治理系统NMS 承受SNMP 协议接口1、优点ADSL 较之现有的通信网络和其他的接入系统，具有以下的优点：(1) 具有很高的传输速率现在社会对于通信的需求，还是以 2MBIT/S 以下的图像业务和数据业务为主，一般用户需要 10Mbit/s 以上的传输业务微乎其微。而依据 ADSL 论坛的参考传输特性，ADSL 其下行速率一般可达 1.5-8Mbit/s，ADW H TF GKYXSK DP 64kbit/s-1Mbit/s，不仅可以满足用户现在的需要，而且还给用户留有业务进展的余地。相比较而言，窄带综合业务数字网、数字数据网和帧中继网等虽然现在也可满足肯定用户的需要，只能是完全舍弃原有网络而重建设一个网络，经济上相当不划算。(2) 话音业务和数据业务互不干扰ADSL 实现话音信号和数据信号的共同传输是利用不同的频谱来实现的。它具有两种频谱利用方式：频分复用方式和回波消退方式，两种频谱安排图如图 2 所示。可以看出一般话音信号占用了频谱低端的 04KHZ，而数据业务则利用其高端频谱进展传输。从图 1 可知， 话音业务和数据业务只是共用了一段用户线，二者各自形成回路，只要两个语音分别器的用 户线正常，则两种业务互不影响。(3) 经济性较好，符合国情的进展ADSL 接入网的建设由于可利用现有的程控 的用户线作为传输线路，相对来说，其投资也较少。目前世界上的程控 用户线相当普及，约有 7 亿对线，的几十年来在这些铜缆上的投资已经超过 3000 亿美元。在我国这种铜双绞线也是相当普及，仅在广东省就有超过 1000 万对线，假设完全抛弃这些用户线，而重铺设光纤或是数据专线，在经济上是不行能实现的。虽然电视网络和 网络普及程度相当，但HFC 网络承受的是总线形，同一节点的用户可能发生争夺带宽的状况；另外由单向传输改为双向传输以及节点用户数的重规划也将要花费巨额的价钱，在目前大量实现也是不行能的。(4) 系统的稳定性较好ADSL 纯粹是一种网络周边效劳，它不需要通过拨叼、登录或退出等一系列的固定程序一连接网络，它永久是和网络连接，不会存在断线问题。(5) 系统构造优越性由于VC 接口可以使用光纤连接，因而可将 AN 放在任一地点；还可以承受本地供电方式，因而AN 就可以放在靠近用户端的地方，例如用户小区等。另外，ADSL 所承受的星形构造便于系统扩容、保密性也较好。2、缺点(1) 无法开展双向高速通信业务ADSL 最主要的缺陷是无法开展双向都要求高速通信的业务。随着对每一方向速率要求都很高的业务的消灭，ADSL 的上行速率首先将无法满足要求，取而代之的将是光纤环路， 但选取ADSL 作为近三四十年的一种过渡的宽带通信手段，还是必要的。(2) 对线路的依靠性ADSL 是另一缺陷，就是对线路的依靠性，即它的传输速率和传输距离以及用户线的线径有很大的关系。ADSL 论坛所给出的参考传输笥能如表 1。可以看出，一个ADSL 的 AN 只能效劳肯定小范围内的用户；另外用户线的线径也有要求，使用 0.32mm 线径以下的线路的用户无法享受ADSL 的效劳。在实际的应用中，由于我国的用户线一般是多种线径的混合线路，因而广东省通讯局采 用了混合线径的模拟线路进展测试。依据邮电部科技司的1994 年的统计报告，我国 用户线的平均长度为 3.4km。因而测试承受了 0.32mm 线径的铜线 0.11km、0.4mm 线径的铜线2.61km、0.5mm 线径的铜线0.7km，而测试的结果是各个ADSL 产品下行速率在2.3-6.4Mbit/s，上行速率在 350kbit/s-1Mbit/s，根本上可以满足我国宽带接入需要。但当用户线路更长或÷ 者是线路线径小的铜线过多时，传输速率明显下降。3、ADSL 的进展随着ADSL 接入在全球应用的范围不断扩大，依据实际应用的一些需要，ADSL 技术也取得了一睦进展，其中最主要的有VDSL、SDSL、RADSL 技术和 MVL 技术。基于ADSL 的业务ADSL 传输的非对称性也打算了它的应用主要不是一些非对称的业务中。1、视频点播ADSL 原来的设计目的就是给一般用户供给 VOD 效劳，假设其下行速率到达 6Mbit/s 侧 可传输 1 路 MPEG2 的视频信号或是 4 路 MPEG1 的信号；假设达不到，则一般只供给 1 路 MPEG1 的信号。目前在广州和深圳都建有VOD 节目库，社会公众可以通过ADSL 接入技术来享受VOD 效劳，其业务构造示意图如图 3 所示。其业务推广重点主要是面对一些高档的用户居住小区和酒店。2、高速INTERNET 接入在现在的INTERNET 上，WWW 已经占据了统治地位。据争论说明，WWW 应用下行数据量之比为 1：10，ADSL 技术也格外适用于它。目前，这项业务也是广东邮电向社会公众大力推广的宽带“杀手”业务。在东莞市，INTERNET 业务的进展格外迅猛。由于数字数据网或帧中继专线的月租费令一般的公司和个人用户望而却步，用户又很难承受拨号上网或NISDN 上网方式累积的市话费。自从推出了ADSL 接入效劳之后，由于接和INTERNET 不再计入市话，并且其速率是拨号上网和使用NISDN 上网所无法比较的，因而特别适合于那些需要准时了解科技进展信息和产品供求信息的公司企业和渴望沟通牟网海冲浪客。尤其在INTERNET 网络上推出了深沪两地的股市行情信息之后，那些把大户室搬回家的股民更是对 ADSL 的推广起了乐观作用。3、远程监控监测无人值守程控机房已经成为一种趋势，远程监控和监测系统成为解决这类问题的首选。由于在远程监控和监测中，对远端的摄像头以及远端一些设备的掌握信号相对较少，并且信号的数据量也格外少；而远端图像和远端监测点所采集的信息的数据量有可能较大，因而也是一种典型的非对称业务，格外适宜利用ADSL 技术来实现，并且 ADSL 技术可保持监控和监测的实时性。4、高速LAN 互联公司的众多的分支机构和总部间的联系所沟通的信息量也越来越大，ADSL 应当可以很好地满足分支机构和总部信息沟通的需求。并且，任意两个LAN 间的数据沟通，从某程度上说，在肯定时间内，两个方向上的数据流量总是不等的，因而都可以用 ADSL 来解决 LAN 互连问题。假设两个方向上的数据流量大体一样，也可以用 ADSL 派生出的多虚拟用户线MVL 技术来实现其通信。目前，仅在东莞市内，就已经有多家公司企业提出期望能用 ADSL 接入技术解决其分布在不同地点的部门间的局域网互连问题，这种应用也被我局看好，期望能成为一种业务的的增长点。另外，社区公告牌和公共图书馆接入业务、远程教育和远程医疗业务都类似于VOD 业务，而居家办公业务则和分支机构与总部间的LAN 互联原理一样，在这些应用中ADSL 也大有用武之地。影响ADSL 传输的几个主要因素1、线路长度各种DSL 技术都利用了双绞铜线上的高频特性，如 ISDN 线路需要频宽 40KHZ，HDSL 为 192KHZ，而ADSL 为 1.1MHZ，铜线越长，高频局部的衰减越大。能应用ADSL 传输的线路最长典型值为 46km，精准的最大长度依据铜线规格、线路条件而定。2、桥接抽头所谓桥接抽头是跨接在双绞铜线上的未用的支路线路。靠近 ADSL 调制解调器四周的桥接抽头上的反射信号具有肯定的功率。可能会抵消从远端传来的有用信号脉冲。ADSL 要求环路上桥接抽头的总长度小于 800m，单个桥接头小于 650m。靠近两端调制解调器的桥接抽头对传输影响最显著，应特别留意。3、负载线圈在双绞铜线只用于一般 业务时，假设线路过长，为了保持在 3KHZ 带宽内线路频谱的平坦度，往往接上一个或多个负载线圈。由于负载线圈加剧了高频带信号衰减，在开通ADSL 业务时，应当事先将负载线圈取出。4、串扰和背景噪声来拘束同一线束内其它传输数字信号线对的串扰，特别是近端串扰，可能由于铜线屏蔽不好、信号功率过强或线路不平衡会影响线路上的信噪比。同时，对60HZ 电力线或无线电的感应电压也会影响线路的信噪比。信噪比低会影响ADSL 的数据传输速率。